皎口水库清淤方案设计

郭晓晶

(浙江省钱塘江管理局勘测设计院，浙江杭州 310016)

1 问题的提出

皎口水库位于浙江省东部沿海宁波市鄞州区境内，奉化江支流上游大、小皎溪两条溪流汇合口处，是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、养鱼、供水的综合利用的大(2)型水利工程，坝址以上集水面积259 km2，总库容1.200 5亿m3。水库取水口位于库盆北支右岸，距离大坝约1.5 km。皎口水库建库30余年，水库工程在正常发挥洪水拦蓄功能的同时，也承受了洪水携砂入库的侵害。2012年10月对库盆进行了地质勘察工作，结果表明:库区平均淤积层厚10.0 m以上，按10.0 m计算，估算总淤积量约2 000万m3;又根据表层第①-1层含砾砂淤泥重金属含量检测结果:库区表层含砾砂淤泥主要为Ⅰ类～Ⅱ类土壤，局部锌含量为Ⅲ类土壤，按集中式生活饮用水源地土壤等级考虑，土壤样本中镉、铜、锌、铅及汞超标。为保护皎口水库水质，保证水库防洪、供水等效益正常发挥，特对皎口水库进行清淤方案设计。

2 水库清淤的必要性

1)增加库容，提高防洪能力。据统计全国有相当部分水库因泥沙淤积严重而处于报废状况，而不少应该报废的水库由于没有新库可替代仍在带着隐患使用。水库淤积所损失的不仅是库容，更浪费了建造水库的良好坝址。现在我国比较适合建造水库的坝址基本已经用完，再选择新的坝址需要淹没大量优质农田或大量移民，投入成本巨大且容易成为社会不稳定因素，并对自然生态造成破坏。实施“清库”工程就是有效实施水库清淤工程，达到恢复或增加有效库容的目的。2)保护水源，促进经济社会和谐发展。随着经济社会的快速发展，城镇供水矛盾日益突出，皎口水库已经成为向宁波市及周边地区提供优质饮用水的主要水源地。然而，建库30余年库区淤积物逐渐增多，浮藻类大量生长繁殖，导致水库趋于富营养化状态，对库区居民生活和农林牧渔业造成危害。根据底淤重金属检测结果分析，按集中式生活饮用水水源地土壤等级考虑，土壤中镉、铜、锌、铅及汞超标，在一定条件下易形成二次污染。皎口水库进行清淤后，水质状况可以得到有效的改观。

3 清淤区域界定

根据皎口水库库区测量资料及现场实地勘察，水库中上游库区淤积主要位于水面等高线55.0 m～45.0 m区域，中下游库区淤积主要位于水面等高线45.0 m以下区域，以及考虑大坝枢纽工程稳定安全、确保取水口水质不受本项目施工影响，核定本项目库盆清淤限制实施区域为:库盆南支距离主坝上游坝址线约500 m以上，库盆北支距离取水口上游约500 m以上(见图1)。

图1 清淤区域布置图

4 清淤设备比选

4.1 清淤设备

一般清淤设施有耙吸式挖泥船、绞吸式挖泥船、链斗式挖泥船、铲斗式挖泥船、抓斗式挖泥船、自航双抓式挖泥船等六种，按照工作原理一般分为两大类:机械式挖泥船和水力式挖泥船。机械式挖泥船包括抓斗式、链斗式、铲斗式等，其作业特点是利用挖掘机具作周期性地切泥、输送、卸泥。机械式挖泥船具有操作方便、造价低廉、施工不受天气影响等特点，而且通过不断的技术革新，挖掘时污染物在水中扩散情况已大大减轻，底泥的二次释放已经得到有效控制，此外，机械式挖泥船在挖除大体积淤积物如建筑垃圾、塑料袋、编织袋等有着得天独厚的优势，因此，在苏州金鸡湖、西湖、北京六海等湖泊的清淤工程中均采用或部分采用了抓斗式或铲斗式清淤船进行作业。水力挖泥船主要有绞吸式、耙吸式等，由立式泥浆泵输泥系统、高压泵冲泥系统、配电系统或柴油机系统组成。水力挖泥机的施工原理是模拟自然界水流冲刷原理，借水力作用来进行挖土、输土、填土，即水流经高压泵产生压力，通过水枪喷出一股密实的高速水柱，切割、粉碎土体，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合物，再由立式泥浆泵及其输泥管吸送到堆土场，泥浆可用来填平低洼地或圈堤筑坝。

各种清淤设备因结构、原理不同，对各类清淤岩土以及各种工况的适应性也存在较大的差异。各种设备对清淤岩土的可挖性参见表1;各种清淤设备的优点和不足参见表2。

表1 各种设备对清淤岩土的可挖性

表2 各种清淤设备的优点和不足

4.2 清淤设备选定

水库群山环抱，库区为一山涧盆地，水库水域面积约2.96 km2，水下地形高程介于23 m～56 m，库盆地面呈缓坡地状。水库中下游库区水深较深，水深约为10 m～26 m，平均水深约为15 m;中上游库区水深较浅，水深约为1 m～10 m，平均水深约为4 m。又根据皎口水库地质勘探成果，水库表层淤积物主要是砾砂(库尾)向下游过渡为含砾砂淤泥，基本为2级、9级和11级清淤岩土体。1)绞吸式挖泥船。绞吸式挖泥船施工速度快，能较好的将水库库底淤泥清除，且二次污染较小。皎口水库中下游区域水深较深，清淤难度较大，而且库底表层淤积物主要为含砾砂淤泥，因此该区域采用绞吸式挖泥船进行清淤。2)铲斗式挖泥船。铲斗式挖泥船造价低廉，可多台同步施工，采用驳船驳运淤泥，景观影响较小，并能较好的清除水库库底砾砂、淤泥以及建筑垃圾。因此，皎口水库中上游区域采用铲斗式挖泥船进行清淤。

5 结语

1)皎口水库清淤工程的实施对增加库容、提高水库防洪能力、保护水源及促进经济社会和谐发展等诸多积极的社会效益是显著的。2)水库清淤区域须保证大坝枢纽工程稳定安全、确保取水口水质不受本项目施工影响。3)水库清淤设备按照库区水深及表层淤积物岩土体级别，可采用绞吸式挖泥船与铲斗式挖泥船两种。